Das Aussehen der Aktivkohle ist dunkel und weist gute Adsorptionseigenschaften auf. Seine chemischen Eigenschaften sind stabil, starke Säure- und Alkalibeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und geringe Dichte als Wasser. Es ist ein poröses hydrophobes Adsorptionsmittel.
1. Porenstruktur und Verteilung von Aktivkohle.
Bei der Herstellung von Aktivkohle wird das flüchtige organische Material entfernt und der Raum zwischen den Gittern gebildet, wodurch viele feine Löcher unterschiedlicher Formen und Größen gebildet werden. Die spezifische Oberfläche beträgt im allgemeinen bis zu 500-700 ㎡ / g. Dies ist der Hauptgrund für Aktivkohle, die eine hohe Adsorptionskapazität und -kapazität aufweist.
Die Adsorptionskapazität derselben Substanz ist manchmal unterschiedlich, was mit der feinen Porenstruktur und Porenverteilung von Aktivkohle zusammenhängt. Entsprechend dem Radius gibt es drei Arten von feinen Löchern: Große und kleine Löcher und der Radius beträgt 1000-100000Å;, Übergangsloch, Radius 20-1000Å; ƒKleine Mikroporen mit einem Radius von weniger als 20Å.
Das kleine Porenvolumen von Aktivkohle beträgt 0,15-0,9 ml / g und die Oberfläche macht mehr als 95% der Gesamtoberfläche von Aktivkohle aus. Infolgedessen ist Aktivkohle stärker entwickelt als andere Adsorptionsmittel. Das Übergangsporenvolumen beträgt im allgemeinen 0,02 bis 0,1 ml / g und die Oberfläche macht 5% der gesamten Oberfläche von Aktivkohle aus. Große Porenvolumen im Durchschnitt von 0,2 bis 0,2 ml / g, Oberfläche ist nur 0,5 bis 2,0 g / ㎡, physikalische Adsorption der flüssigen Phase ist nicht groß, aber als Katalysatorträger Wirkung ist signifikant.
Im Prozess der Adsorption bestimmen mikroporöse Struktur die Adsorptionskapazität. Fast alle Oberflächen bestehen aus Mikroporen. Grobe und feine Adsorptionskanäle werden in Grob- und Übergangsporen verwendet, und ihr Vorhandensein und ihre Verteilung beeinflussen die Geschwindigkeit der Adsorption und Desorption in beträchtlichem Ausmaß.
2. Chemische Eigenschaften der Oberfläche von Aktivkohle.
Die Adsorptionseigenschaften von Aktivkohle werden nicht nur von der Porenstruktur beeinflusst, sondern auch von den chemischen Eigenschaften von Aktivkohle.
Kohlenstoff macht 70 bis 95 Prozent der Aktivkohle aus. Es gibt auch Wasserstoff und Sauerstoff, die in dem Rohmaterial vorhanden sind oder bei dem Prozess der Carbonisierung nicht vollständig carbonisiert werden und in der Aktivkohle verbleiben, oder in Kombination mit chemischen Bindungen, wenn sie aktiviert werden. Asche ist der anorganische Teil von Aktivkohle. Der Gehalt und die Zusammensetzung des Aschegehaltes unterscheiden sich von dem von Aktivkohle, und der Aschegehalt der Kokosnußschale beträgt etwa 3% und der Aschegehalt der Kohlekohle beträgt 20% bis 30%. Die Aktivkohleasche hat eine katalytische Wirkung auf einige Elektrolyte und Nichtelektrolyte bei der Adsorption von Aktivkohle.
Der Wasserstoff und der Sauerstoff in Aktivkohle haben einen großen Einfluss auf die Adsorption und andere Eigenschaften von Aktivkohle. Im Prozess der Carbonisierung und Aktivierung werden Wasserstoff und Sauerstoff mit Kohlenstoff kombiniert, um die Oberfläche des Kohlenstoffs mit verschiedenen organischen funktionellen Gruppen aus Oxid und Hydrid zu versehen. Das Oxid macht die Aktivkohle und das Adsorptionsmolekül die chemische Wirkung, zeigt die Wahl Adsorption. Diese organischen funktionellen Gruppen umfassen Carbonsäure, phenolisches Alkyl, Ether, wasserfreie Kohlensäure, cyclisches Peroxid und so weiter.
3. Adsorptions- und Adsorptionsform
Die Aggregation des gelösten Stoffes auf der festen Oberfläche wird Adsorption genannt. Aktivkohleoberfläche hat Adsorptionseffekt. Die Adsorption kann als ein Oberflächenphänomen betrachtet werden, so dass die Adsorption eng mit den Oberflächeneigenschaften von Aktivkohle zusammenhängt . Aktivkohle hat eine große innere Oberfläche und Porenverteilung. Der Oberflächenbereich und der Oxidationszustand der Oberfläche sind relativ klein, und der Oberflächenbereich kann eine Vielzahl von Durchgängen zu dem internen Kontrollpunkt bereitstellen. Oberflächenoxid hat Oberflächenenergie. Der Adsorptionseffekt wird durch das Ungleichgewicht der Kohlenstoffatome auf der Oberfläche der Porenwand verursacht, wodurch eine Oberflächenadsorption verursacht wird.
Die Adsorptionsform von Aktivkohle unterteilt sich in physikalische Adsorption und chemische Adsorption. Die physikalische Adsorption hängt von der Adsorption der molekularen Kräfte ab, nämlich den schwachen Van-der-Waals-Kräften, die hauptsächlich zwischen den Dipolen und den Wasserstoffbrücken liegen. Es hat genug Stärke, um Moleküle in der Flüssigkeit einzufangen. Physikalische Adsorption wird durch molekulare Anziehung verursacht, und die Adsorptionswärme ist gering. Die physikalische Adsorption erfordert Aktivierungsenergie, die bei niedriger Temperatur durchgeführt werden kann. Diese Adsorption ist reversibel, und gleichzeitig werden die adsorbierten Moleküle aufgrund der thermischen Belastung, die Desorption genannt wird, von der festen Oberfläche entfernt. Die Kombination von chemischer Adsorption und Valenzbindungskraft ist ein exothermer Prozess.
Der chemische Adsorptionsprozess ist in drei Stufen unterteilt. Die erste besteht darin, dass das Adsorptionsmaterial die Wasserfilmdiffusion auf der Oberfläche von Aktivkohle bildet, die Membrandiffusion genannt wird, und dann in die inneren Poren des Kohlenstoffs diffundiert, die als Porendiffusion bekannt ist, und schließlich auf der Porenoberfläche von Kohlenstoff adsorbiert wird . Daher hängt die Adsorptionsrate von der Diffusion des an die Oberfläche der Aktivkohle adsorbierten Materials ab. Bei der physikalischen Adsorption hängen die Diffusionsgeschwindigkeit und die Adsorptionsrate auf der Oberfläche der Kohlenstoffpartikel hauptsächlich mit der Membrandiffusion und der Porendiffusion zusammen.
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